本發(fā)明涉及一種酸洗緩蝕劑的制備方法，尤其是以地溝油為原料制備酸洗緩蝕劑的方法及其制備的酸洗緩蝕劑，屬于金屬表面腐蝕與防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
某些金屬材料或金屬設(shè)備在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)生銹、產(chǎn)生污垢的現(xiàn)象。為此，需要對(duì)金屬材料表面進(jìn)行酸洗，即用鹽酸、硫酸或其他酸對(duì)金屬表現(xiàn)進(jìn)行處理。為了防止酸洗過(guò)程中酸性介質(zhì)對(duì)金屬的腐蝕，需要在酸洗液中加入緩蝕劑來(lái)抑制金屬的腐蝕。
目前市場(chǎng)上使用的緩蝕劑品種較多，但多數(shù)緩蝕劑的用量較大，成本較高，同時(shí)為了增加緩蝕劑的緩蝕效果，經(jīng)常添加一些對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)，如鉻酸鹽、硝酸鹽、炔醇等。因此，開(kāi)發(fā)新型的高效、環(huán)保、價(jià)廉的緩蝕劑具有廣闊的應(yīng)用前景。
長(zhǎng)期食用地溝油會(huì)引發(fā)癌癥，對(duì)人體的危害極大，全國(guó)各地嚴(yán)治“地溝油”冒充食用油。地溝油是從地溝隔油池中撈取的廢油脂，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的加熱脫水、去渣、中和、沉淀等工藝的提取的油脂，其外觀呈黃褐色，有特殊臭味；地溝油成分復(fù)雜，含有各種食用油成分，如果含油廢水直接排放到公共水體中，將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染及資源浪費(fèi)。
運(yùn)用技術(shù)手段把這些地溝油利用上，即解決廢棄物的處理，又能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。然而，地溝油的成分非常復(fù)雜，其組成成分、物化性質(zhì)等已不同于普通的動(dòng)、植物油脂。目前地溝油主要應(yīng)用于生物柴油的制備及生產(chǎn)肥皂、動(dòng)物飼料、化工原料等。目前國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)利用地溝油生產(chǎn)高效酸洗緩蝕劑的報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種以地溝油為原料制備酸洗緩蝕劑的方法，它能夠?qū)U食用油脂回收利用，變廢為寶，用量少，能有效防止金屬制品在酸洗過(guò)程中的腐蝕等特點(diǎn)。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種以地溝油為原料制備酸洗緩蝕劑的方法，包括以下步驟：
1)將地溝油加熱到60-80℃，以地溝油為1，稱(chēng)取按質(zhì)量比1：0.8-2.5的醇胺化合物，先加入按質(zhì)量比1：0.6-1.5的醇胺化合物，在不斷攪拌下升溫至110-160℃反應(yīng)2-4小時(shí)后，自然降溫至80℃，再投入剩余的醇胺化合物和占地溝油質(zhì)量0.5％-3％的工業(yè)堿金屬化合物，攪拌控制溫度在80-110℃反應(yīng)1-2小時(shí)，得緩蝕劑中間體；
2)將緩蝕劑中間體總重量的5％-20％的磷酸化劑緩慢加入到緩蝕劑中間體中，控制溫度65-100℃反應(yīng)4-6小時(shí)，生成地溝油酸洗緩蝕劑。
所述地溝油是指：(1)將下水道中的油膩漂浮物或者將賓館、酒樓的泔水經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單加工、提煉出的油；(2)劣質(zhì)豬肉、豬內(nèi)臟、豬皮加工以及提煉后產(chǎn)出的油；(3)用于油炸食品的油使用次數(shù)超過(guò)一定次數(shù)后，再被重復(fù)使用或往其中添加一些新油后重新使用的油。
所述醇胺化合物為單乙醇胺、二乙醇胺中一種或兩種。
所述堿金屬化合物為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、乙醇鉀、甲醇鈉、乙醇鈉和乙酸鈉中的一種或多種。
所述堿金屬化合物為氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或兩種。
所述磷酸化劑是指P2O5、磷酸、聚磷酸和焦磷酸中的一種或多種。
所述磷酸化劑為磷酸和焦磷酸兩種。
上述的以地溝油為原料制備酸洗緩蝕劑的方法制備的酸洗緩蝕劑。
本發(fā)明的有益效果是：
1)本發(fā)明提供了一種處理利用地溝油的新途徑。
2)本發(fā)明利用的是地溝油作為制備酸洗緩蝕劑的原料，制備出的酸洗緩蝕劑，成本較低，生產(chǎn)過(guò)程中污染小、危害低。為緩蝕劑找到一種可靠的原料來(lái)源，具有節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的特點(diǎn)。
3)本發(fā)明酸洗緩蝕劑用于鍋爐等碳鋼換熱設(shè)備的酸洗，能有效地清洗換熱設(shè)備內(nèi)的硬垢；對(duì)有軟垢及油污的清洗有特效；新生成的鋼鐵表面上吸附了表面活性劑而形成一層致密的保護(hù)膜，能夠最大限度地避免氫蝕現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)沒(méi)有浮銹生成，因而酸洗后不需堿洗或鈍化處理，只須用清水或軟水快速?zèng)_洗后，就能直接使用；能夠把酸液對(duì)鋼鐵的腐蝕降到更低的水平；可以隨配隨用，也可以長(zhǎng)期保存；可以直接加入酸洗系統(tǒng)中而不需要任何化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明：
本發(fā)明的以地溝油為原料制備酸洗緩蝕劑的方法，包括以下步驟：
1)將地溝油加熱到60-80℃，以地溝油為1，稱(chēng)取按質(zhì)量比1：0.8-2.5的醇胺化合物，先加入按質(zhì)量比1：0.6-1.5的醇胺化合物，在不斷攪拌下升溫至110-160℃反應(yīng)2-4小時(shí)后，自然降溫至80℃，再投入剩余的醇胺化合物和占地溝油質(zhì)量0.5％-3％的工業(yè)堿金屬化合物，攪拌控制溫度在80-110℃反應(yīng)1-2小時(shí)，得緩蝕劑中間體；
2)將緩蝕劑中間體總重量的5％-20％的磷酸化劑緩慢加入到緩蝕劑中間體中，控制溫度65-100℃反應(yīng)4-6小時(shí)，生成地溝油酸洗緩蝕劑。
所述地溝油是指：(1)將下水道中的油膩漂浮物或者將賓館、酒樓的泔水經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單加工、提煉出的油；(2)劣質(zhì)豬肉、豬內(nèi)臟、豬皮加工以及提煉后產(chǎn)出的油；(3)用于油炸食品的油使用次數(shù)超過(guò)一定次數(shù)后，再被重復(fù)使用或往其中添加一些新油后重新使用的油。
所述醇胺化合物為單乙醇胺、二乙醇胺中一種或兩種。
所述堿金屬化合物為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、乙醇鉀、甲醇鈉、乙醇鈉和乙酸鈉中的一種或多種。
所述堿金屬化合物為氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或兩種。
所述磷酸化劑是指P2O5、磷酸、聚磷酸和焦磷酸中的一種或多種。
所述磷酸化劑為磷酸和焦磷酸兩種。
上述的以地溝油為原料制備酸洗緩蝕劑的方法制備的酸洗緩蝕劑。
本發(fā)明機(jī)理為：酸洗緩蝕劑中間體制備反應(yīng)分2步進(jìn)行，第1步加入一定比例的醇胺化合物和地溝油，地溝油其主要成分仍然是甘油三酯，含有大量硬脂酸和油酸，與醇胺化合物反應(yīng)生成酰胺單脂和酰胺雙脂；第2步補(bǔ)加醇胺化合物和堿金屬化合物，有利于酰胺單脂和酰胺雙脂轉(zhuǎn)化為烷醇酰胺。
烷醇酰胺是一種非離子型表面活性劑，它具有增稠、增泡、穩(wěn)泡、潤(rùn)濕等多種功能，并具有高去污力、攜污力以及具有抗靜電和防銹等作用，還是合成磷酸酯表面活性劑的中間體?？梢允固间摪l(fā)生陽(yáng)極極化，有效抑制鋼鐵被腐蝕液溶解腐蝕，同時(shí)通過(guò)在碳鋼表面的飽和吸附形成有機(jī)分子膜有效保護(hù)碳鋼。
酸洗緩蝕劑中間體制備反應(yīng)中的副產(chǎn)物甘油適用酸洗水溶液的軟化劑、干燥劑、潤(rùn)滑劑，少量的甘油起到增強(qiáng)滲透和保濕作用。酸洗緩蝕劑中間體制備反應(yīng)中少量過(guò)剩的醇胺化合物為洗滌助劑，可改進(jìn)油性污垢，特別是非極性皮脂的去除，可提高去污性能，相容性極好，是高效整合劑，還具有殺菌作用；同時(shí)醇胺化合物通過(guò)與磷酸反應(yīng)可得到有機(jī)酸乙醇胺緩蝕劑。酸洗緩蝕劑中間體制備反應(yīng)中少量地溝油與工業(yè)堿金屬化合物進(jìn)行皂化反應(yīng)即為地溝油皂料，有較好的乳化能力和去污效果。
磷酸具有緩蝕作用。烷醇酰胺與磷酸反應(yīng)合成的磷酸酯鹽是一類(lèi)重要的表面活性劑，由于磷原子的引入，此類(lèi)表面活性劑具有某些獨(dú)特的優(yōu)異性能，如電解質(zhì)相容性、熱和堿穩(wěn)定性、抗靜電性、潤(rùn)滑性、阻蝕性等，特別是有優(yōu)良的緩蝕性能。烷醇酰胺磷酸酯是由電負(fù)性較大的O、N和P原子為中心的三種極性基團(tuán)(酰胺、醇羥基和磷酸基團(tuán))和以C、H原子組成的非極性基團(tuán)構(gòu)成。在溶液中，極性基團(tuán)中的N原子充當(dāng)配位體與Fe形成螯合物而吸附在金屬表面形成單分子層的螯合膜，從而改變了金屬的雙電層結(jié)構(gòu)，提高了金屬離子化過(guò)程的活化能，而非極性基團(tuán)則定向排列于金屬表面，形成一層疏水膜，覆蓋在金屬表面，使其得到保護(hù)，起到緩蝕作用。烷基磷酸酯主要抑制陽(yáng)極腐蝕，緩蝕作用以沉淀膜為主，磷酸酯與Ca2+、Fe2+、Mg2+等離子發(fā)生螯合作用，在金屬表面形成絡(luò)合物沉淀膜，膜的強(qiáng)度較大，但很難完全覆蓋整個(gè)金屬表面；而分子中的醇胺N和磷酸酯共同作用達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的作用，既可以增強(qiáng)保護(hù)膜的強(qiáng)度又可以最大限度地保護(hù)膜的完整性。
下面的實(shí)施例將對(duì)本發(fā)明予以進(jìn)一步說(shuō)明，但并不因此而限制本發(fā)明。
說(shuō)明：本發(fā)明中所使用的藥品均為市售產(chǎn)品或?qū)嶒?yàn)室常規(guī)藥品。
實(shí)施例1
1)將100kg地溝油加熱到60℃，先加入100kg二乙醇胺，在不斷攪拌下升溫至160℃反應(yīng)2小時(shí)后，自然降溫至80℃，再投入50kg二乙醇胺和0.5kg的氫氧化鈉，攪拌控制溫度在80℃反應(yīng)2小時(shí)，得緩蝕劑中間體；
2)將45kg的磷酸和5kg的焦磷酸緩慢加入到緩蝕劑中間體中，控制溫度70℃反應(yīng)6小時(shí)，生成地溝油酸洗緩蝕劑。
實(shí)施例2
1)將100kg地溝油加熱到70℃，先加入150kg的單乙醇胺，在不斷攪拌下升溫至160℃反應(yīng)2小時(shí)后，自然降溫至80℃，再投入100kg單乙醇胺和3kg氫氧化鈉，攪拌控制溫度在110℃反應(yīng)1小時(shí)，得緩蝕劑中間體；
2)將15.84kg的磷酸和1.76kg的焦磷酸緩慢加入到緩蝕劑中間體中，控制溫度65℃反應(yīng)6小時(shí)，生成地溝油酸洗緩蝕劑。
實(shí)施例3
1)將100kg地溝油加熱到80℃，先加入60kg單乙醇胺，在不斷攪拌下升溫至110℃反應(yīng)4小時(shí)后，自然降溫至80℃，再投入20kg單乙醇胺和2kg氫氧化鉀，攪拌控制溫度在110℃反應(yīng)2小時(shí)，得緩蝕劑中間體；
2)將16.38kg的磷酸和1.82kg的焦磷酸緩慢加入到緩蝕劑中間體中，控制溫度100℃反應(yīng)4小時(shí)，生成地溝油酸洗緩蝕劑。
實(shí)施例4
1)將100kg地溝油加熱到75℃，先加入80kg二乙醇胺，在不斷攪拌下升溫至120℃反應(yīng)3小時(shí)后，自然降溫至80℃，再投入70kg醇胺化合物和3kg氫氧化鈉，攪拌控制溫度在110℃反應(yīng)2小時(shí)，得緩蝕劑中間體；
2)將22.68kg的磷酸和2.52kg的焦磷酸緩慢加入到緩蝕劑中間體中，控制溫度75℃反應(yīng)4小時(shí)，生成地溝油酸洗緩蝕劑。
本發(fā)明參照GB10124-88《金屬材料實(shí)驗(yàn)室均勻腐蝕全浸試驗(yàn)方法》進(jìn)行掛片失重試驗(yàn)，試驗(yàn)酸液為4％的鹽酸，試片為A3碳鋼，試驗(yàn)溫度為70℃，試驗(yàn)時(shí)間為8h，添加實(shí)施例1制得的緩蝕劑后的結(jié)果：
本發(fā)明參照中華人民共和國(guó)化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T 2387-2007《工業(yè)設(shè)備化學(xué)清洗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，酸洗標(biāo)準(zhǔn)允許腐蝕速度分別為，碳剛類(lèi)小于6g/m2·h，不銹鋼類(lèi)小于2g/m2·h，銅合金小于2g/m2·h。試驗(yàn)酸液采用5％的鹽酸，緩蝕劑0.3％，試片分別采用碳剛類(lèi)、銅合金和不銹鋼等，試驗(yàn)溫度為55℃，試驗(yàn)時(shí)間為10h，添加不同實(shí)施例的緩蝕劑后的結(jié)果：
以上所述的實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在于使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，不能僅以本實(shí)施例來(lái)限定本發(fā)明的專(zhuān)利范圍，即凡本發(fā)明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍落在本發(fā)明的專(zhuān)利范圍內(nèi)。